વિઝન મેટ્રોલૉજીની વૈવિધ્યતા

1970 ના દાયકાના અંત સુધી, કંટૂર પ્રોજેક્ટર અથવા ઑપ્ટિકલ કમ્પૅરેટર એ સ્વચાલિત દ્વિ-પરિમાણીય (2D) પરીક્ષણ પદ્ધતિનો (સિસ્ટમ) મુખ્ય આધાર હતો. ત્યારથી, કમ્પૅરેટર તકનીકમાં ઘણી પ્રગતિ થઈ છે અને હવે વિડિઓ-આધારિત ઇલેક્ટ્રોનિક પ્રતિમા (ઇમેજ) વિશ્લેષણ અને સંપર્ક વિનાનું (નૉન-કૉન્ટૅક્ટ) અવલોકન માપન કાર્યમાં મોખરે છે.

ઑપ્ટિક્સ, કૅમેરા, ઇલેક્ટ્રૉનિક્સ અને સૉફ્ટવેઅર આ તમામ ક્ષેત્રોમાં થયેલ પ્રગતિ સાથે, વિડિઓ મેટ્રોલૉજી પદ્ધતિએ કામગીરી, ગતિ અને વૈવિધ્યતાની (વર્સેટિલિટી) દ્રષ્ટિએ લાંબી મજલ કાપી રહી છે. એની અંદર સેંકડો અથવા હજારો સચોટ માપન બિંદુઓને આપમેળે એકત્રિત અને વિશ્લેષણ કરવાની ક્ષમતા છે. આ કારણે વિડિઓ-આધારિત, ટચલેસ મેટ્રોલૉજી સિસ્ટમ ખરીદતી વખતે રોકાણ પર વળતર (ROI) વિશે નિર્ણય લેવો સરળ બને છે.

નીચે આપેલા ત્રણ મુખ્ય પરિબળોના કારણે સ્વચાલિત વિડિઓ માપન પદ્ધતિ એક આકર્ષક રોકાણ બની શકે

1) માપન સંપૂર્ણ રીતે સ્વચાલિત હોય છે, જે બે ઑપરેટર વચ્ચેના આવડતની તફાવતને દૂર કરે છે.

2) પરંપરાગત, મૅન્યુઅલ પદ્ધતિઓની તુલનામાં ખૂબ ઉંચી ચોકસાઈ અને પુનરાવર્તનક્ષમતા (રિપીટેબિલિટી).

3) મોટાભાગના અદ્યતન વિડિઓ માપન મશીનોમાં (VMM) ટૅક્ટાઇલ પ્રોબ અને લેઝર જેવા વધારાના પ્રોસેસરો એકીકૃત (ઇંટિગ્રેટ) કરેલા હોય છે. તેથી, જે એકલા ઓપ્ટિકલ સેન્સર દ્વારા માપી શકાતા નથી, એવા ફીચર્સને પણ માપી શકાય છે.

વધારાના સેન્સરનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતા OGP (ઑપ્ટિકલ ગેઝિંગ પ્રોડક્ટ્સ) સ્માર્ટસ્કોપ® સિસ્ટમને આજે બજારમાં ઉપલબ્ધ અન્ય વિડિઓ માપન મશીનની તુલનામાં અનન્ય બનાવે છે.

કંટૂર સપાટી તેમજ સપાટીની ઉંડાઈ અથવા Z અક્ષની (જેમ કે, એક સિક્કો) જાડાઈને માપવા માટે લેઝરનો ઉપયોગ થાય છે. પ્રોબ દ્વારા માપવાનું મુશ્કેલ હોય તેવા વિચિત્ર આકારની સપાટીઓને સ્કૅન કરવા માટે લેઝર ખૂબ અસરકારક હોય છે. ટચ પ્રોબ સ્કૅનિંગની સરખામણીમાં લેઝર સ્કૅનિંગ વધુ ઝડપી હોય છે.

જોકે કેટલાક વિડિઓ માપન મશીનો અમુક યંત્રભાગોના પ્રક્રિયા દરમિયાનના નિરીક્ષણ માટે ઉપયોગી હોઈ શકે છે, તો પણ મલ્ટિસેન્સર સિસ્ટમ લેઝર અને ટૅક્ટાઇલ પ્રોબ્સના ડેટા સાથે વિડિઓ ડેટાને જોડે છે, જે આપણને એક કરતા વધુ અલગ અલગ મશીનની ક્ષમતા આપે છે.

આ અતિરિક્ત સુવિધા આપણને ઉત્પાદન કરેલા પ્રથમ યંત્રભાગની (વર્ક પીસ) પણ સંપૂર્ણ ચકાસણી કરવાની ક્ષમતા આપે છે અને તે પણ જુદા જુદા ઉપકરણો અથવા મશીનોનો ઉપયોગ કરીને યંત્રભાગનું માપન કરવામાં જે અનિશ્ચિતતા આવી શકે તેના વગર.

ચિત્ર ક્ર. 2 માં બતાવ્યા મુજબ એક વિશેષ અલ્ટ્રાલાઇટ પ્રોબનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે (જેને ફેદર પ્રોબ કહેવામાં આવે છે, જે OGP ની માલિકીનું ઉત્પાદન છે). તેનો વ્યાસ ખૂબ નાનો હોય છે (0.125 મીમી). પરંપરાગત ટચ પ્રોબનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો જે યંત્રભાગમાં વિરૂપણ (ડિસ્ટૉર્શન ) થઈ શકે છે, તેના માટે આ પ્રોબનું નાનું કદ અને ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા આદર્શ છે. જે નાના છિદ્રોને કૅમેરો પણ જોઈ શકતો નથી, તેનું માપન કૅમેરો વાપરીને કરવું એ તો ખૂબ મુશ્કેલ હોય છે. આવા તદ્દન ઝીણા યંત્રભાગો અથવા ફીચરના માપનમાં ફેદર પ્રોબનો ઉપયોગ થાય છે.

એક ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન મેટ્રોલૉજી કૅમેરો કોઈપણ વિડિઓ માપન પદ્ધતિનું હૃદય છે, પછી ભલે તે કોઈપણ પદ્ધતિ હોય - સિંગલ અથવા મલ્ટીપલ સેન્સર. યંત્રભાગના ફીચર્સની વિશાળ શ્રેણીનું ઝડપી અને સ્પર્શ કર્યાવિના માપન કરવા માટે વિડિઓનો ઉપયોગ થાય છે. ઇમેજિંગ ઑપ્ટિક્સ અને કૅમેરા દ્વારા જે કોઈ ફીચર "જોઈ" શકાય છે, તે માપી શકાય છે. નોંધી લો કે કૅમેરો તેને પ્રસ્તુત કરેલી પ્રતિમાને સચોટ રીતે માપશે. યંત્રભાગના ખરેખર સચોટ માપન માટે, તેની સંપૂર્ણ રીતે વિસ્તૃત કરેલી (મૅગ્નિફાઇડ) અને કોઈપણ વિરૂપણ વિનાની પ્રતિમા ઇમેજિંગ ઑપ્ટિક્સ દ્વારા બનાવવી આવશ્યક છે. આમ, ઇચ્છિત ચોકસાઈ પ્રાપ્ત કરવા માટે ઇમેજિંગ ઓપ્ટિક્સ, લાઇટિંગ (રોશની) અને કૅમેરાના સંયોજનને એક પદ્ધતિ તરીકે ડિઝાઇન અને એકીકૃત કરવું આવશ્યક છે. 

કોઈપણ ફીચર માપવા માટે કયા સેન્સર શ્રેષ્ઠ રહેશે, તે ફીચરના સ્થાન અને ભૂમિતિ પર આધારિત હોય છે. સામાન્ય રીતે, ઑપ્ટિકલ અક્ષને લંબરૂપ હોય તે ફીચર, વિડિઓનો ઉપયોગ કરીને જોઈ અને માપી શકાય છે. વક્ર (વળાંકવાળી) સપાટી પરના વ્યક્તિગત પોઇન્ટ્સ અથવા સંપૂર્ણ ફીચર વિડિઓ સેન્સર દ્વારા માપી શકાય છે, પરંતુ તે એક લેઝર જેવા સ્કૅનિંગ પ્રકારના સેન્સરની મદદથી વધુ ઝડપથી અને સચોટ રીતે માપી શકાય છે.

જટિલ આકારો, કંટૂર અને પ્રોફાઇલ્સના સ્પષ્ટ નિરૂપણ માટે એકત્રિત (ઇંટિગ્રેટેડ) લેઝર પ્રોબ દ્વારા વિપુલ પ્રમાણમાં ડેટા પોઇન્ટ ભેગા કરી શકાય છે. લેઝર પ્રોબનો ઉપયોગ કરીને (ચિત્ર ક્ર. 3) કોઈપણ મુશ્કેલ ભૂમિતિ ધરાવતા, જેવા કે પારદર્શક અથવા અર્ધપારદર્શક સપાટીઓ અને ઉંડા, સાંકડા સ્લૉટ્સ અથવા નાના બંધ છિદ્રો (બ્લાઇંડ હોલ), ફીચરનું સચોટ માપન કરી શકાય છે.

ઊભી સપાટીઓ, બંધ છિદ્રો અને પોલાણ જેવા અન્ય પ્રકારના ફીચર્સમાં ઑપ્ટિક્સ અથવા લેઝરનો ઉપયોગ કરીને સરળતાથી પહોંચી શકાતું નથી. આવી સ્થિતિમાં, ટચ પ્રોબ અથવા સ્કૅનિંગ પ્રોબનો ઉપયોગ કરીને કંટૂર, ઊભી સપાટીઓ, બોઅર, પોલાણ અને અંડરહઁગ્સને માપી શકાય છે. આ માપન અને વિડિઓ / લેઝર માપનના પરિણામોને સ્વચાલિત રીતે જોડી શકાય છે.

સ્પર્શ વગર (વિડિઓ અને લેઝર) અને સ્પર્શ સાથે (ટચ પ્રોબ) તકનીકનો ઉપયોગ કરીને, એક જ માપન મશીન પર અસંખ્ય ઉપકરણો અને ફીચર માપી શકાય છે. ઘણાં જુદા જુદા મશીનો કરતા મલ્ટિસેન્સર મેટ્રોલૉજી મશીનની કિંમત ઓછી હોય છે અને તેને મૂકવા માટે જગ્યા પણ ઓછી લાગે છે. આ ઉપરાંત, કર્મચારીઓની તાલીમ ખર્ચમાં ઘટાડો થશે, કારણ કે ઓપરેટરોએ બહુવિધ મશીનોને બદલે ફક્ત એક માપન પ્રણાલીમાં કુશળતા મેળવવાની જરૂર પડશે. જે સિસ્ટમો અને સૉફ્ટવેઅર બહુવિધ સેન્સરનો ઉપયોગ કરવા માટે વિચારપૂર્વક બનાવવામાં આવ્યા છે, તે સેન્સર્સની સંખ્યામાં જ્યારે જરૂર પડે ત્યારે વધારો કરીને બનાવેલ સિસ્ટમો કરતાં ચોક્કસપણે વધુ કાર્યક્ષમ હશે.

જ્યારે માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ માપન કરવામાં આવે છે, ત્યારે હંમેશા ખૂબ નાના ક્ષેત્રનો વ્હ્યૂ અને ફોકસની ખૂબ ઓછી ઉંડાઈ મળે છે. નવી શ્રેણીના બેન્ચટૉપ વિડિઓ મેટ્રોલૉજી મશીનોમાં લાર્જ ફીલ્ડ ઑફ વ્યૂ (LFOV) ઉપલબ્ધ છે. 100 મીમી. સુધીના ક્ષેત્રનો વ્હ્યૂ મળતો હોવાથી, આ મશીનો નાના યંત્રભાગના બે-પરિમાણીય માપન માટે આદર્શ છે. વિશાળ વ્હ્યૂ ક્ષેત્રને લીધે, એક જ વિડિઓ સ્નૅપશૉટમાં આખો યંત્રભાગ જોઈ અને માપી શકાય છે. જુદા જુદા કોણમાંથી અનેક, એક પછી એક સ્નૅપશૉટ લેવા કરતાં આ વધુ સરળ હોય છે. 

અન્ય માપનની પદ્ધતિઓની તુલનામાં (ઉદાહરણ તરીકે, ટચ પ્રોબ), LFOV પદ્ધતિ વડે માપન મિનિટોને બદલે સેકંડોમાં પૂર્ણ કરી શકાય છે અને ઘણા નાના યંત્રભાગોને એક સાથે માપવા માટે પણ તેને વાપરી શકાય છે.

કેટલીકવાર યંત્રભાગ સૉફ્ટવેઅર દ્વારા સ્વચાલિત રૂપે અલાઇન કરવામાં આવે છે, જેથી મોંઘા ફિક્શ્ચરનો ખર્ચ બચે છે અને ઉત્પાદનોનું પરીક્ષણ કરતી વખતે ઝડપી, સચોટ માપન દ્વારા કામ વધુ પ્રમાણમાં થાય છે.

ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળી વિડિઓ માપન પદ્ધતિ 3-D CAD મૉડેલ સાથે સુસંગત સૉફ્ટવેઅર દ્વારા સંચાલિત હોય છે અને આધુનિક ઑપ્ટિક્સ દ્વારા યંત્રભાગોના નાના, જટિલ ફીચર માટે ઉચ્ચ ચોકસાઇનું માપન અને પરિમાણ વિશ્લેષણ પ્રદાન કરે છે. આ અદ્યતન મેટ્રોલૉજી ટૂલ્સ વિઝન-આધારિત પદ્ધતિના ઘણા ઉત્પાદકતા લાભોને ઉચ્ચ-મૂલ્યના સૂક્ષ્મ યંત્રભાગો સુધી પહોંચાડે છે.

સ્વચાલિત વિડિઓ માપન પદ્ધતિ યંત્રભાગની પ્રતિમાને ઑપ્ટિકલી વિશાળ બનાવે છે, ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન વિડિઓ કૅમેરાનો ઉપયોગ કરીને પ્રતિમાઓ કૅપ્ચર કરે છે, અને ધાર (એજ) અને ફીચરના સ્થાનને માપવા માટે અદ્યતન એજ ડિટેક્શન સૉફ્ટવેઅર એલ્ગોરિધમ્સનો ઉપયોગ કરે છે.

આ સૉફ્ટવેર સંચાલિત પ્રક્રિયાની ગતિ અને ચોકસાઈ વિડિઓ માપનને ઉત્પાદન પર્યાવરણ માટે ખૂબ યોગ્ય બનાવે છે.

ચિત્ર ક્ર. 4 માં, નવીનતમ શક્તિશાળી એજ ડિટેક્શન ટૂલ દ્વારા સૉફ્ટવેઅર ટૂંકા સમયગાળામાં કેવી રીતે ધાર શોધે છે, તે બતાવેલ છે. માપન કરવાલાયક તમામ ફીચર પણ તે ઝડપથી શોધી કાઢે છે, દા.ત. માપવા માટેના બધા છિદ્રો તરત જ બતાવવામાં આવે છે. માપન પછી, તે ચિત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, માપન મૂલ્યોને તરત જ સ્ક્રીન પર દર્શાવે છે. 

કેટલાક વિડિઓ મેટ્રોલૉજી સિસ્ટમોમાં અદ્યતન ટેલિસેન્ટ્રિક ઑપ્ટિક્સ આપેલ હોય છે.

ટેલિસેન્ટ્રિસિટી (ચિત્ર ક્ર. 5) એક ઑપ્ટિકલ ગુણ છે, જે ઑપ્ટિકલ પદ્ધતિના ક્ષેત્રમાં કોઈપણ ઉંડાઈ પર ઑબ્જેક્ટની પ્રતિમાના આકારને સ્થિર રાખે છે. એક સંપૂર્ણ ટેલિસેન્ટ્રિક ઑપ્ટિકલ પદ્ધતિમાં, પ્રતિમા ગમે એટલી નાની અથવા મોટી કરી હોય, તો પણ તેનો આકાર સુસંગત રહે છે. જેની પ્રતિમાઓ બિન-ટેલિસેન્ટ્રિક ઑપ્ટિક્સનો ઉપયોગ કરતી વખતે વિરૂપણ પામે છે, એવા ત્રિ-પરિમાણીય આકારવાળા પ્રિઝમૅટિક ભાગો માટે ટેલિસેન્ટ્રિક ઑપ્ટિક્સ આદર્શ હોય છે.

જ્યારે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા ઑપ્ટિકલ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સમગ્ર દૃશ્યમાં (ફીલ્ડ ઑફ વ્હ્યૂ) કોઈ વક્રતા અથવા વિરૂપણ વિના એક ફ્લેટ પ્રતિમા પ્રાપ્ત થાય છે. એનાથી યંત્રભાગને વિઝ્યુઅલ ક્ષેત્રમાં ક્યાંય પણ મૂકીને સચોટ રીતે માપી શકાય છે. વિરૂપણ મુક્ત ઑપ્ટિક્સ ખાસ કરીને LFOV સિસ્ટમો (ચિત્ર ક્ર. 6) માટે મહત્વપૂર્ણ હોય છે, કારણ કે તેનું લક્ષ્ય ફક્ત તેના કેન્દ્રમાં જ નહિ, તો સમગ્ર દ્રશ્ય ક્ષેત્રની અંદરના કદને માપવાનું હોય છે. અન્ય પ્રકારની વિડિઓ મેટ્રોલૉજી સિસ્ટમોમાં ફિક્સ્ડ લેન્સ ઑપ્ટિક્સ, આંતરિક કૅલિબ્રેશન સાથે ઝૂમ ઑપ્ટિક્સ અથવા ડ્યુઅલ-મેગ્નિફિકેશન ફિક્સ લેન્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઑપ્ટિક્સ પસંદ કરતી વખતે યંત્રભાગના ફીચર્સનો આકાર અને થ્રુપુટ આવશ્યકતાઓનો ઑપ્ટિકલ લાક્ષણિકતાઓ સાથે મેળ પાડવાનું ધ્યાનમાં લઈને શ્રેષ્ઠ કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત થાય છે. 

વિઝન મેટ્રોલૉજીના ક્ષેત્રમાં હાલમાં ઘણા ઉત્પાદકો અને મૉડેલો ઉપલબ્ધ છે, અને તેમના પ્રદર્શન અને ભાવોમાં ઘણો ફેર હોય છે. તેમાંથી યોગ્ય પસંદગી કરવા માટે માપન મશીનની ક્ષમતા તેના ઇચ્છિત હેતુ સાથે મેળ ખાય છે કે નહિ, તેનું ધ્યાન રાખવું જરૂરી છે. જો નાના યંત્રભાગોનું ઉચ્ચ-થ્રુપુટ માપન કરવું હોય, તો LFOV વિડિઓ માપન મશીન (ચિત્ર ક્ર. 7) પ્રક્રિયા દરમિયાનની ઉત્પાદન ચકાસણી મશીન તરીકે આદર્શ છે. નાના ફીચર્સવાળા યંત્રભાગો માટે, અદ્યતન ઑપ્ટિક્સવાળી વિડિઓ મેટ્રોલૉજી પદ્ધતિ શ્રેષ્ઠ પસંદગી હશે. વિવિધ પ્રકારો અને કદના ફીચર્સવાળા જટિલ ભાગો માટે, વિડિઓ, ટચ પ્રોબ, લેઝર અને માઇક્રો પ્રોબ જેવા મલ્ટિપલ સેન્સર્સવાળી સંપૂર્ણ સ્વચાલિત પ્રોબ સિસ્ટમ આદર્શ હશે. 

વધુમાં, મોટાભાગના વિડિઓ મેટ્રોલોજી મશીનો સ્ટેટિસ્ટિકલ પ્રોસેસ કંટ્રોલ (SPC), રિપોર્ટિંગ અથવા વિશ્લેષણ ઍપ્લિકેશનો સાથે ઇંટિગ્રેટેડ ફંક્શનૅલિટી પ્રદાન કરે છે. આમ વધારાના ફાયદાકારક કાર્યો કરી શકાય છે અને રોકાણની ઉપયોગિતામાં વધારો થાય છે. 

ઉત્પાદન વિશ્વમાં, ગતિ અને ચોકસાઈ ઉચ્ચ અગ્રતા છે. વિડિઓ તકનીક બંને પ્રદાન કરે છે. તેથી આ સૌથી વધુ સર્વતોમુખી અને ગુણવત્તા અને / અથવા ઉત્પાદન ખર્ચ બંને પર ઝડપી વળતર આપનાર મેટ્રોલોજી સોલ્યુશન હોઈ શકે છે.